OSTWALD RIPENING IN IONIC CRYSTALS

Résumé
La théorie de Lifshitz-Slezov-Wagner (LSW) Ostwald Ripening, limitée par la diffusion en volume ou les taux de réaction en surface, est étendue au cas de la diffusion par les dislocations ou les joints de grain. La théorie prévoit une distribution universelle de taille de particule, F(R/R_c) où R_c est le rayon critique, i. e. le rayon d'une particule qui est instantanément en équilibre avec la concentration en soluté dans la matrice. Quelques-unes des approximations faites dans la théorie sont discutées. L'approximation e^α/R ≈ 1 + α/R utilisée en appliquant l'équation de Thomson à la théorie n'est pas toujours valide et peut provoquer une erreur significative dans la forme de la fonction de distribution des tailles pour les faibles valeurs de R. Des inhomogénéités dans la distribution des distances entre particules peuvent provoquer la coalescence indépendante de différents groupes de particules dans le même solide, ce qui donne une distribution de tailles observée en désaccord avec la théorie simple. Une comparaison de la théorie avec des expériences récentes dans des halogénures alcalins et des verres confirme les résultats précédents et explique de nombreuses observations correctement. La distribution des tailles observée pour des particules d'argent dans le verre est décrite par deux distributions se recourant pour le cas de diffusion en volume. Les particules d'Ag dans KCl sont décrites par la distribution étroite obtenue pour la diffusion par dislocation, et la distribution de MnCl₂. 6NaCl (phase de Suzuki) dans NaCl par la réaction de surface dans les limites des approximations discutées.

Abstract
The Lifshitz-Slezov-Wagner (LSW) theory of Ostwald ripening, limited by bulk diffusion or surface reaction rates, is extended to the case of dislocation or grain-boundary diffusion. The theory predicts a universal particle size distribution, F(R/R_c), where R_c is the critical radius i.e. the radius of a particle which is instantaneously in equilibrium with the solute concentration in the matrix. Some of the approximations used in the theory are critically examined. The approximation e^α/R ≈ 1 + α/R, used in applying Thomson's equation to the theory, is not always valid and can cause a significant error in the shape of the size distribution function for small values of R. Inhomogeneities in the distribution of interparticle separation can cause different groups of particles in the same solid to ripen independently, thus giving an observed size distribution which does not agree with the simple theory. A comparison of the theory with recent experiments on alkali halides and glass supports the above findings and explains a variety of observations satisfactorily. The observed size distribution of Ag particles in glass is described by two overlapping distributions for the bulk diffusion case. Ag particles in KCl are described by the narrow distribution obtained for the dislocation diffusion case and the distribution of MnCl₂. 6NaCl (Suzuki phase) in NaCl by the surface reaction case when allowance is made for the errors due to the approximations discussed above.